[發明專利]220

有效

• 申請號: 201910598279.0
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110361767B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 周青芝;肖德濤;何正忠;李偉偉;劉偉;李桂元
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: G01T1/02
• 分類號: G01T1/02;G01T1/36;G01T7/02
• 代理公司: 衡陽市科航專利事務所(普通合伙) 43101
• 代理人: 鄒小強

1.基于²²⁰Rn室流場模式下²²⁰Rn子體循環損失率的測量裝置對²²⁰Rn子體循環損失率進行測量的方法，所述²²⁰Rn室流場模式下²²⁰Rn子體循環損失率的測量裝置包括主體箱、²²⁰Rn子體源箱、循環風機、氣溶膠發生器、流氣式²²⁰Rn源、空氣泵、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥及第四電磁閥；

所述主體箱內的出氣端設有出氣導流板，主體箱內的進氣端設有進氣導流板，主體箱上設有能夠開啟的取樣門，取樣門的一側上設有復數個取樣孔，相對于取樣孔的另一側設有對應數量的回氣孔；

所述主體箱的出氣端通過管道與循環風機的進氣端連接，循環風機的出氣端通過管道與主體箱的進氣端連接，形成空氣循環回路；

所述循環風機進氣端通過管道與第一電磁閥的進氣端連接，第一電磁閥的出氣端通過管道與²²⁰Rn子體源箱的第一進氣端連接；氣溶膠發生器通過管道與第二電磁閥的進氣端連接，第二電磁閥的出氣端通過管道與²²⁰Rn子體源箱的第二進氣端連接；流氣式²²⁰Rn源通過管道與第三電磁閥的進氣端連接，第三電磁閥的出氣端通過管道與²²⁰Rn子體源箱的第三進氣端連接；²²⁰Rn子體源箱的出氣端通過管道與第四電磁閥的進氣端連接，第四電磁閥的出氣端通過管道與空氣泵的進氣端連接，空氣泵的出氣端通過管道與主體箱的進氣端連接，形成²²⁰Rn子體循環系統；

其特征是：包括穩態測量方法和非穩態測量方法；

(1)穩態測量方法的測量過程和計算過程：

一、測量過程

A，打開第二電磁閥和第三電磁閥，氣溶膠發生器與流氣式²²⁰Rn源分別向²²⁰Rn子體源箱內注入氣溶膠和²²⁰Rn子體，在²²⁰Rn子體源箱中形成高濃度穩定的²²⁰Rn子體氣體環境，以向主體箱輸送穩定的²²⁰Rn子體；

B，打開第一電磁閥和第四電磁閥，啟動循環風機和空氣泵，²²⁰Rn子體源箱中高濃度²²⁰Rn子體氣體經過第四電磁閥，在空氣泵的作用下注入主體箱中，主體箱中出氣端流出的氣體經過循環風機的攪動，含²²⁰Rn子體的空氣一部分經第一電磁閥流入²²⁰Rn子體源箱中；另一部分進入循環風機，并經過循環風機流入主體箱中；

C，調節循環風機的風速和子體補充速率以調控主體箱中的子體濃度，使主體箱內形成穩定均勻的含²²⁰Rn子體的空氣，此時²²⁰Rn子體濃度處于穩定狀態；同時監測主體箱中空氣循環流速、²²⁰Rn子體源箱中注入氣體的²²⁰Rn子體濃度和流入主體箱中²²⁰Rn子體的氣體流速；并通過主體箱上的取樣孔將安裝有子體過濾膜的采樣裝置迎風放置實現取樣，記錄取樣速率；

二、計算過程

根據主體箱的體積、²²⁰Rn子體源箱中注入氣體中ThB濃度、²²⁰Rn子體源箱注入氣體的流速、ThB衰變常數、主體箱取樣速率及穩定狀態下取樣測量到的²²⁰Rn子體濃度計算²²⁰Rn子體循壞損失率；

其具體計算步驟如下：設主體箱的體積為V，²²⁰Rn子體源箱向主體箱中注入的ThB濃度為C_補，²²⁰Rn子體源箱向主體箱中注入氣體的流速為φ₁，ThB衰變常數為λ_pb，主體箱內²²⁰Rn子體濃度為C_Pb，主體箱的取樣速率為φ₂，²²⁰Rn子體循環損失率λ₁，²²⁰Rn子體濃度變化規律為：

當²²⁰Rn子體濃度穩定后，²²⁰Rn子體濃度的變化率為0，則代入式(1)得：

安裝有子體過濾膜的采樣裝置取樣測量得到的²²⁰Rn子體穩定濃度C₀，代入公式(2)得：

即計算出²²⁰Rn室流場模式下穩態時²²⁰Rn子體循環損失率；

(2)非穩態測量方法的測量過程和計算過程：

一、測量過程

A，打開第二電磁閥和第三電磁閥，氣溶膠發生器與流氣式²²⁰Rn源分別向²²⁰Rn子體源箱內注入氣溶膠和²²⁰Rn子體，在²²⁰Rn子體源箱中形成高濃度穩定的²²⁰Rn子體氣體環境，以向主體箱輸送穩定的²²⁰Rn子體；

B，打開第一電磁閥和第四電磁閥，啟動循環風機和空氣泵，²²⁰Rn子體源箱中高濃度²²⁰Rn子體氣體經過第四電磁閥，在空氣泵的作用下注入主體箱中，主體箱中出氣端流出的氣體經過循環風機的攪動，含²²⁰Rn子體的空氣一部分經第一電磁閥流入²²⁰Rn子體源箱中；另一部分進入循環風機，并經過循環風機流入主體箱中；

C，調節循環風機的風速和子體補充速率以調控主體箱中的子體濃度，使主體箱內形成穩定均勻的含²²⁰Rn子體的空氣，此時²²⁰Rn子體濃度處于穩定狀態；

D，關閉第一電磁閥和第四電磁閥，停止向主體箱內補充²²⁰Rn子體，²²⁰Rn子體在循環風機作用下在主體箱和管道內循環；

E，通過主體箱上的取樣孔將安裝有子體過濾膜的采樣裝置迎風放置進行兩次累積取樣，并分別記錄取樣速率；

二、計算過程

根據主體箱的體積、²²⁰Rn子體衰變常數、主體箱取樣速率、兩次累積取樣分別測量到的非穩定狀態下²²⁰Rn子體活度、探測效率計算²²⁰Rn子體循壞損失率；

其具體計算步驟如下：設主體箱的體積為V，ThB衰變常數為λ_pb，主體箱內²²⁰Rn子體濃度為C_Pb，主體箱取樣速率為φ₂，²²⁰Rn子體循環損失率λ₁，此時非穩定狀態下主體箱中²²⁰Rn子體濃度變化規律為：

令式(4)中解微分方程(4)可得：

C_Pb(t)＝Ce^-Ht (5)

令停止向主體箱內補充²²⁰Rn子體的時刻為t₀，記錄第一次累積取樣的開始時刻為t₁，結束時刻為t₂，探測效率為η，第一次累積取樣測量得到的²²⁰Rn子體活度A₁，在t₁到t₂時刻對式(5)求積分得到：

記錄第二次累積取樣的開始時刻為t₃，結束時刻為t₄，第二次累積取樣測量得到的²²⁰Rn子體活度為A₂，在t₃到t₄時刻對式(5)求積分得到：

求解方程組(6)、(7)則計算出非穩態下²²⁰Rn子體循環損失率。

2.如權利要求1所述基于²²⁰Rn室流場模式下²²⁰Rn子體循環損失率的測量裝置對²²⁰Rn子體循環損失率進行測量的方法，其特征是：在循環風機的出氣端和主體箱的進氣端之間的管道上分別設有第五電磁閥及壓力表，第五電磁閥一端通過管道與循環風機出氣端和主體箱進氣端之間的管道連接，另一端通過管道與大氣環境相通，壓力表用來檢測測量裝置內的氣體壓強；

當該測量裝置內的氣體壓強較大時，打開第五電磁閥與大氣相通，調節測量裝置內的壓強，從而避免測量裝置內的壓強過大存在安全隱患。